一种精准控温型智能化番茄种植温室

1.本发明涉及番茄技术领域，具体为一种精准控温型智能化番茄种植温室。


背景技术：

2.番茄，即西红柿，是管状花目、茄科、番茄属的一种一年生或多年生草本植物，体高0.6～2米，全体生粘质腺毛，有强烈气味，茎易倒伏，叶羽状复叶或羽状深裂，花序总梗长2～5厘米，常3～7朵花，花萼辐状，花冠辐状，浆果扁球状或近球状，肉质而多汁液，种子黄色，花果期夏秋季，番茄原产南美洲，中国南北方广泛栽培，番茄的果实营养丰富，具特殊风味，可以生食、煮食、加工番茄酱、汁或整果罐。
3.为了使番茄在反季节也可以正常生长，因此番茄种植户大多采用大棚温室对其进行种植，但是传统的大棚温室内的种植环境，大多都是有工作人员手动进行检测调控，由于番茄不同生长时期对于环境的要求不一，因此采用人工对环境进行检测调控的方式，导致其工作量较大，容易在检测使出现遗漏或偏差，从而容易影响番茄的生长发育，为此提出一种精准控温型智能化番茄种植温室。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种精准控温型智能化番茄种植温室，具备便于对大棚内的环境温度进行统一的检测调控等优点，解决了传统采用人工手动进行检测容易出现误差而不利于番茄生长发育的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述背景技术中提到的目的，本发明提供如下技术方案：一种精准控温型智能化番茄种植温室，包括大棚本体和总控单片机，所述总控单片机安装于大棚本体的内部，所述总控单片机包括控温单元、控光单元、控水单元和辅助单元，所述控温单元、控光单元、控水单元和辅助单元均与总控单片机电性双向连接，所述总控单片机还包括供电模块、数据库和数据传输模块，所述电模块、数据库和数据传输模块均与总控单片机电性连接；
8.所述数据传输模块的输出端与终端控制室的输入端电性连接，所述终端控制室的输出端与数据传输模块的输入端电性连接；
9.所述终端控制室的输出端与客户端的输入端电性连接，所述客户端的输出端与终端控制室的输入端电性连接；
10.所述控温单元的输出端与控温模块的输入端电性连接，所述控温模块的输出端与控温单元的输入端电性连接；
11.所述控温单元的输出端与温度监测模块的输入端电性连接，所述温度监测模块的输出端与控温单元的输入端电性连接；
12.所述控温单元的输出端与温分控单片机的输入端电性连接，所述温分控单片机的输出端与控温单元的输入端电性连接；
13.所述控光单元的输出端与光线计算模块的输入端电性连接，所述光线计算模块的输出端与控光单元的输入端电性连接；
14.所述控光单元的输出端与光分控单片机的输入端电性连接，所述光分控单片机的输出端与控光单元的输入端电性连接；
15.所述控水单元的输出端与湿度检测模块的输入端电性连接，所述湿度检测模块的输出端与控水单元的输入端电性连接；
16.所述控水单元的输出端与滴灌模块的输入端电性连接，所述滴灌模块的输出端与控水单元的输入端电性连接；
17.所述滴灌模块的输出端与氮肥调控模组的输入端电性连接，所述氮肥调控模组的输出端与滴灌模块的输入端电性连接；
18.所述控水单元的输出端与水分控单片机的输入端电性连接，所述水分控单片机的输出端与控水单元的输入端电性连接；
19.所述辅助单元的输出端与辅分控单片机的输入端电性连接，所述辅分控单片机的输出端与辅助单元的输入端电性连接；
20.所述辅助单元的输出端与警报模块的输入端电性连接，所述警报模块的输出端与辅助单元的输入端电性连接；
21.所述辅助单元的输出端与监测模块的输入端电性连接，所述监测模块的输出端与辅助单元的输入端电性连接；
22.所述辅助单元的输出端与监控模块的输入端电性连接，所述监控模块的输出端与辅助单元的输入端电性连接
23.优选的，所述控温模块包括用于对大棚本体内部空气进行升温的升温模组和用于对大棚本体内部空气进行降温的降温模组。
24.优选的，所述温度监测模块包括用于对室外温度进行检测的室外温度传感器、用于对大棚本体内部空气温度进行检测的室内温度传感器和用于对室外温度和室内温度差值进行计算的温差模组。
25.优选的，所述控光单元还包括光照度传感器和光照补充模组，所述光照补充模组电性连接有高压钠灯，所述高压钠灯的数量为若干个。
26.优选的，所述湿度检测模块包括空气湿度传感器、超声波加湿器和土壤湿度传感器。
27.优选的，所述滴灌模块包括用水量检测模块、滴灌流量阀、流速传感器、动态校对模组和滴灌装置，所述滴灌装置与滴灌模块电性连接。
28.优选的，所述氮肥调控模组包括用于对土壤内氮肥浓度含量进行检测的氮肥检测模组和用于对土壤氮肥添加量进行预设的氮肥预设模组。
29.优选的，所述警报模块包括阀值预设模组、蜂鸣器和时钟调控模块。
30.优选的，所述监测模块包括二氧化碳传感器和二氧化碳发生器。
31.优选的，所述监控模块包括摄像头和显示器，所述摄像头的数量为若干个。
32.(三)有益效果
33.与现有技术相比，本发明提供了一种精准控温型智能化番茄种植温室，具备以下有益效果：
34.1、该精准控温型智能化番茄种植温室，通过总控单片机、控光单元、控水单元和辅助单元等相互间的配合，可以在番茄不同生长期对其对应的室内温度进行检测，并进行及时的调控，使其满足不同生长期下不同生长温度的需求，同时控光单元又可以在室外光线不充足时，通过高压钠灯进行及时的补光，满足番茄生长所需的光照强度和时间，且通过控水单元的配合，又可以及时的对土壤及空气内的湿度进行检测调控，进而可以通过该智能化的统一检测调控，使大棚本体内部的环境可以更加贴合的番茄生长需求，降低了种植人员的劳动强度，便于后台的统一调控管理。
35.2、该精准控温型智能化番茄种植温室，通过滴灌模块内的用水量检测模块、滴灌流量阀、流速传感器和动态校对模组等模块间的相互配合，可以在对土壤进行补水的同时，又可以对用水量和实际的土壤补水后的湿度进行动态对比校对，避免因滴灌装置内某处管道漏水，而造成部分区域内番茄土壤湿度较高及水资源浪费的情况发生，便于该种植温室的推广使用。
36.3、该精准控温型智能化番茄种植温室，通过警报模块和监测模块等模块的配合，当大棚本体内光线、温度和湿度等数据出现异常且超出预设的阀值时，可以通过数据传输模块对终端控制室内的人员及客户端上的在线用户进行及时的反馈预警，使其可以对其进行及时的查看，有利于保证大棚本体内部环境的稳定，从而有利于番茄的稳定生长。
附图说明
37.图1为本发明结构示意图；
38.图2为本发明系统示意图；
39.图3为本发明控温单元系统示意图；
40.图4为本发明控光单元系统示意图；
41.图5为本发明控水单元系统示意图；
42.图6为本发明辅助单元系统示意图。
43.图中：1-大棚本体、2-总控单片机、3-控温单元、4-控光单元、401-光照度传感器、402-光照补充模组、403-高压钠灯、5-控水单元、6-辅助单元、7-供电模块、8-数据库、9-数据传输模块、10-终端控制室、11-客户端、12-控温模块、1201-升温模组、1202-降温模组、13-温度监测模块、1301-室外温度传感器、1302-室内温度传感器、1303-温差模组、14-温分控单片机、15-光线计算模块、16-光分控单片机、17-湿度检测模块、1701-空气湿度传感器、1702-超声波加湿器、1703-土壤湿度传感器、18-滴灌模块、1801-用水量检测模块、1802-滴灌流量阀、1803-流速传感器、1804-动态校对模组、1805-滴灌装置、19-氮肥调控模组、1901-氮肥检测模组、1902-氮肥预设模组、20-水分控单片机、21-辅分控单片机、22-警报模块、2201-阀值预设模组、2202-蜂鸣器、2203-时钟调控模块、23-监测模块、2301-二氧化碳传感器、2302-二氧化碳发生器、24-监控模块、2401-摄像头、2402-显示器。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
45.请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种精准控温型智能化番茄种植温室，包括大棚本体1和总控单片机2，总控单片机2安装于大棚本体1的内部，总控单片机2包括控温单元3、控光单元4、控水单元5和辅助单元6，控温单元3、控光单元4、控水单元5和辅助单元6均与总控单片机2电性双向连接，总控单片机2还包括供电模块7、数据库8和数据传输模块9，电模块7、数据库8和数据传输模块9均与总控单片机2电性连接，供电模块7可以对大棚本体1内部的电气设备进行供电，从而保证其正常的稳定运行；
46.数据传输模块9的输出端与终端控制室10的输入端电性连接，终端控制室10的输出端与数据传输模块9的输入端电性连接，数据传输模块9便于该系统内多个模块间的数据交互流动，使各单元间可以协同工作；
47.终端控制室10的输出端与客户端11的输入端电性连接，客户端11的输出端与终端控制室10的输入端电性连接，客户端11可以通过其上的网络信号与移动手机、平板等移动设备实现信号连接，从而便于工作人员可以随时的对大棚本体1内部的情况进行查看，也可便于接收警报模块22的预警信息；
48.控温单元3的输出端与控温模块12的输入端电性连接，控温模块12的输出端与控温单元3的输入端电性连接，控温模块12包括用于对大棚本体1内部空气进行升温的升温模组1201和用于对大棚本体1内部空气进行降温的降温模组1202，升温模组1201采用电热加温和水暖加温，通过电热加热和水暖加热的同步协同，可以实现对大棚本体1内部温度进行升高，降温模组1202采用换气降温和洒水降温，通过换气降温和洒水降温的同步协同，可以实现对大棚本体1内部温度进行降温，从而可以满足不同生长时期下番茄对于温度的需求；
49.控温单元3的输出端与温度监测模块13的输入端电性连接，温度监测模块13的输出端与控温单元3的输入端电性连接，温度监测模块13包括用于对室外温度进行检测的室外温度传感器1301、用于对大棚本体1内部空气温度进行检测的室内温度传感器1302和用于对室外温度和室内温度差值进行计算的温差模组1303，通过对大棚本体1内部的温度进行检测，可以使其检测结果及时的反馈给温分控单片机14，满足控温模块12对温度的调控，且当温差模组1303检测到室内外温差较大时，可以使室内的温度在稳定的范围内进行提升，以避免因内外温差过大造成室内温度波动范围大而不利于番茄生长的情况发生；
50.控温单元3的输出端与温分控单片机14的输入端电性连接，温分控单片机14的输出端与控温单元3的输入端电性连接；
51.控光单元4的输出端与光线计算模块15的输入端电性连接，光线计算模块15的输出端与控光单元4的输入端电性连接；
52.控光单元4的输出端与光分控单片机16的输入端电性连接，光分控单片机16的输出端与控光单元4的输入端电性连接；
53.控光单元4还包括光照度传感器401和光照补充模组402，光照补充模组402电性连接有高压钠灯403，高压钠灯403的数量为若干个，若干个高压钠灯403呈等距均匀的形式安装于大棚本体1的内部，光照度传感器401可以对大棚内的光线强度进行检测，使其检测结果输入光线计算模块15内得出当前的光线强度是否满足当前番茄的生长需求，若是不满足则通过高压钠灯403进行及时的光线补充，若是光线过量，则通过调节大棚本体1自身的遮掩幕布对部分光线进行遮盖，实现对光照强度的调控，且光线过量需手动对幕布进行撑开
时，会通过总控单片机3给予终端控制室10和客户端11信号，使工作人员进行及时的调节；
54.控水单元5的输出端与湿度检测模块17的输入端电性连接，湿度检测模块17的输出端与控水单元5的输入端电性连接，湿度检测模块17包括空气湿度传感器1701、超声波加湿器1702和土壤湿度传感器1703，空气温度传感器1701至少为五个，分别设置在大棚本体1内的四角及中心位置，且空气温度传感器1701的高度设置在番茄正常生长高度的边缘处，以保证检测结果的准确性，超声波加湿器1702主要是采用高频的震荡，再通过雾化片的高频震动使得加湿器中的水被抛离水面产生飘逸的水雾，达到空气加湿的目的；
55.空气湿度传感器1701可以对空气中的湿度进行检测，通过对比阀值预设2201内的湿度预设数据，而对空气进行及时的调控，超声波加湿器1702可以对空气进行加湿，满足空气湿度较低情况下的加湿使用，而当空气中的湿度过高时，则给予控制室10和客户端11信号，提醒工作人员需要利用稻草，麦秸，生石灰等材料铺于行间，使其吸附水蒸汽或雾，而达到降湿目的，
56.土壤湿度传感器1703可以对土壤内的湿度进行检测，并通过阀值预设2201内的湿度预设数据，对土壤内的湿度进行及时的调控，当土壤内的湿度过低时，给予滴灌模块18信号，对其进行滴灌，当湿度过高时，利用稻草，麦秸，生石灰等材料铺于行间，使其吸附水蒸汽或雾，而达到降湿目的；
57.番茄对土壤要求不严，但以选用土层深厚，排水良好，富含有机质、保水保肥和透气性良好的土壤为宜，适宜微酸性至中性土壤生长，不耐盐碱，番茄对氮肥吸收从第一穗果开始膨大前逐渐增加，至盛果期达到最高峰；磷肥在坐果以后，需要量较多；
58.控水单元5的输出端与滴灌模块18的输入端电性连接，滴灌模块18的输出端与控水单元5的输入端电性连接，滴灌模块18包括用水量检测模块1801、滴灌流量阀1802、流速传感器1803、动态校对模组1804和滴灌装置1805，滴灌装置1805与滴灌模块18电性连接，
59.滴灌流量阀1802可以根据土壤湿度检测的具体情况调整滴灌的速率，而水量检测模块1801可以对总用水量进行检测，使其与滴灌后土壤湿度增大率进行对比，因土壤湿度增加率与用水量成正比，从而可以通过对比粗略的判断滴灌装置1805上的管道是否存在漏水等情况，若是动态校对模组1804校对后的差值在误差范围内，则滴灌装置1805无水泄漏，若是差值在阀值预设2201内预设的范围之外，则管道可能发生泄漏，同步给予控制室10和客户端11信号，使工作人员进行及时的查看；
60.滴灌模块18的输出端与氮肥调控模组19的输入端电性连接，氮肥调控模组19的输出端与滴灌模块18的输入端电性连接，氮肥调控模组19包括用于对土壤内氮肥浓度含量进行检测的氮肥检测模组1901和用于对土壤氮肥添加量进行预设的氮肥预设模组1902，
61.工作人员可以根据番茄的不同生长时期，对土壤内的氮含量进行检测，使检测结果输入氮肥调控模组19，通过根据当前土壤内的氮肥浓度含量及此时番茄的生长期，对氮肥含量的多少进行判断，若是需要氮肥的补充时，则总控单片机2给予氮肥调控模组19信号，使其将所需的氮肥投入灌溉装置1805内，随着对土壤的灌溉，而实现氮肥的施加；
62.控水单元5的输出端与水分控单片机20的输入端电性连接，水分控单片机20的输出端与控水单元5的输入端电性连接；
63.辅助单元6的输出端与辅分控单片机21的输入端电性连接，辅分控单片机21的输出端与辅助单元6的输入端电性连接；
64.辅助单元6的输出端与警报模块22的输入端电性连接，警报模块22的输出端与辅助单元6的输入端电性连接，警报模块22包括阀值预设模组2201、蜂鸣器2202和时钟调控模块2203，阀值预设模组2201可以对控温单元3、控光单元4和控水单元5内各时期番茄生长所需的温度、光照强度湿度、氮肥含量、二氧化碳含量等进行范围设定，即在设定范围内波动，都属于正常状态；
65.时钟调控模块2203可以对番茄的不同生长周期进行时段的设定，并配合该时段内其对应阀值预设模组2201内的预设数据，从而可以及时的在不同生长期，对大棚本体1内的环境进行调控，以满足番茄的生长需求，
66.警报模块22可以在阀值预设模组2201内的预设数据异常即超处预设范围时进行及时的反馈预警，使工作人员做出及时的查看；
67.辅助单元6的输出端与监测模块23的输入端电性连接，监测模块23的输出端与辅助单元6的输入端电性连接，监测模块23包括二氧化碳传感器2301和二氧化碳发生器2302，二氧化碳传感器2301可以对大棚本体1内的二氧化碳浓度进行检测，当浓度过高时，工作人员通过打开大棚本体1上的幕布，实现空气的对流，而降低二氧化碳的浓度，或启动大棚本体1上的换气扇，实现气体的交换，当二氧化碳的浓度过低时，通过二氧化碳发生器2302对大棚本体1内的二氧化碳进行补充；
68.辅助单元6的输出端与监控模块24的输入端电性连接，监控模块24的输出端与辅助单元6的输入端电性连接，监控模块24包括摄像头2401和显示器2402，摄像头2401的数量为若干个，摄像头2401可以对大棚本体1内部番茄的生长情况进行拍摄，使其显示于显示器2402上，通过可以便于工作人员通过显示器2402对番茄的生长情况进行观察；
69.番茄为喜温性蔬菜，气温15—30度均可生长，生育适温为20—25度，低于15度影响授粉受精和花器发育，低于10度影响植株生长，在-1—-2度下植株死亡，高于30度光合作用减弱，高于35度停止生长，高于45度正常生理活动受干扰，不同生育期对温度的要求是：种子发芽25—30度，幼苗期20—25度(夜间10—15度，锻炼适应0—3度)，开花期20—30度(夜间15—20度)，结果期25—28度(夜间15—20度)，土温20—22度，番茄光饱和点为7万勒克斯，一般要保证3—3.5万勒克斯以上的光照强度，每天有11—13小时的光照，植株生育最好，短时日照亦可正常生长结果，番茄适宜的空气湿度为45—55％，土壤湿度为60—80％，依据上述番茄生长所需的参数，可以对阀值预设模组2201内的预设数值进行设定。
70.综上所述，该精准控温型智能化番茄种植温室的使用步骤如下；
71.1、预先将番茄的生长周期及其对应的生长环境温度、湿度等数据输入阀值预设模组2201内，然后根据当前大棚本体1内的环境状态，且通过多个传感设备的检测，使检测结果输入总控单片机2内，并配合当前番茄的生长期，做出相应的环境调控，部分需要工作人员手动进行调控的则通过总控单片机2给予终端控制室10和客户端11信号，使工作人员进行及时的查看调控；
72.2、通过滴灌模块18对土壤进行补水的同时，用水量检测模块1801可以对总用水量进行统计，使其与补水后实际的土壤湿度进行动态对比校对，若是比对结果超出预设的阀值时，则给予总控单片机2信号，使其通知工作人员，对灌溉装置1805上的管道进行检测，避免因滴灌装置1805内某处管道漏水，而造成部分区域内番茄土壤湿度较高及水资源浪费的情况发生；
73.3、当大棚本体1内光线、温度和湿度等数据出现异常且超出预设的阀值时，可以通过数据传输模块9对终端控制室10内的人员及客户端上的在线用户进行及时的反馈预警，实现该温室的动态监控。
74.本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处；本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。
75.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。